écoulement galactique

Dans la forge à la lisière du village, le forgeron active le soufflet, et des étincelles volent dans l'obscurité. Ainsi, dans la galaxie AEON-z5, le noyau actif, telle une forge incandescente, éjecte de la matière enrichie en métaux bien au-delà du disque stellaire.

Un port vit au rythme des marées. L'eau monte puis se retire, et avec elle tout change : le niveau aux quais, la composition des sédiments au fond, même la salinité dans les coins reculés. Une galaxie fonctionne de manière similaire, mais au lieu de l'eau, c'est du gaz, et au lieu de la Lune, ce sont ses propres étoiles et les nuages voisins.

Un recensement de la population par forme du corps : c'est ainsi que l'on peut décrire ce que les astronomes ont fait avec 6348 galaxies massives. Au lieu de la taille et du poids, ils ont mesuré à quel point la lumière est concentrée vers le centre, à quel point la galaxie est aplatie et à quel point sa forme est asymétrique.

Le ciel nocturne semble paisible, mais en réalité il est traversé par une pluie invisible de particules chargées : les rayons cosmiques. Les scientifiques cherchent depuis longtemps à comprendre où naissent les plus énergétiques d'entre eux.

Le ciel nocturne en lumière neutrino ressemble à une toile sur laquelle travaillent deux mains. L'une tient un pinceau large et doux : ce sont les restes de supernova, les enveloppes laissées par les explosions d'étoiles. L'autre serre une plume fine et dure : les microquasars, des systèmes binaires où un trou noir enroule la matière en jets étroits.

Une avalanche dans un tas de sable commence par un seul grain. Personne ne sait exactement où il se détachera ni quelle sera l'ampleur de l'écroulement. Mais si l'on verse du sable pendant longtemps, le tas atteint de lui-même un état où les avalanches de toutes tailles – des petites coulées aux effondrements géants – suivent la même loi.

Au cours des premiers demi-milliards d'années après le Big Bang, les galaxies poussaient comme du chiendent. Le gaz s'y engouffrait à toute vitesse et s'effondrait en étoiles sans rencontrer de résistance. Cette période est appelée « formation d'étoiles sans entrave ».

Au centre de l'amas de galaxies de la constellation de Persée se trouve la galaxie NGC 1275. De son noyau s'échappe un vent de gaz surchauffé – les astronomes l'ont pour la première fois observé en détail. Ce vent est visible grâce à la lueur de l'hydrogène et de l'oxygène.

Au plus profond de la glace du pôle Sud, à près de deux kilomètres et demi sous la surface, un télescope pas comme les autres est en activité. Il n'est pas pointé vers le ciel, mais à travers la Terre. Sa proie : les neutrinos, ces particules quasi insaisissables qui traversent les planètes et les étoiles de part en part sans interagir avec rien.

Dans 1433 paires de galaxies dispersées dans le ciel, les astronomes ont remarqué un motif inhabituel. Les voisines situées « au-dessus » ou « en dessous » d'un système stellaire massif contiennent jusqu'à un quart d'oxygène de plus que celles qui se trouvent dans le plan de son disque.

Huit cents millions d'années après le Big Bang — et au cœur d'une jeune galaxie bat déjà un moteur monstrueux. Un trou noir d'une masse de dix milliards de soleils dévore la matière si avidement que son rayonnement devrait éclipser tout alentour. Mais dehors, silence.

Le spectrographe de JWST a capté une infime chute dans le spectre d'une galaxie lointaine — deux raies, telles des ombres laissées par du gaz froid. Ce sont les raies du sodium, cette même lumière jaune des lampadaires. Ici, aux confins de l'Univers visible, elles trahissent un souffle paresseux de la galaxie qui restitue sa matière dans l'espace.

Quinze années d'observations du télescope à rayons gamma Fermi ont révélé une fissure dans le plancher de la Galaxie. Au sud de l'amas Westerlund 1 — l'amas stellaire jeune le plus massif de la Voie lactée — une émission étendue a été détectée, coïncidant avec une cavité dans l'hydrogène atomique.

Dans un gigantesque berceau cosmique — la nébuleuse de la Tarentule — des astronomes ont examiné 122 étoiles massives. Chacune est au moins 30 fois plus lourde que le Soleil. Ils ont mesuré la teneur en azote de leurs atmosphères, et le tableau s'est révélé inattendu.

Il y a près de quinze ans, le télescope à rayons gamma Fermi détectait de mystérieuses « bulles » – d'immenses nuages de plasma, comme gonflés par des poumons invisibles, s'élevant à des dizaines de milliers d'années-lumière du centre de la Galaxie.

Une immense ville allume chaque nuit de nouveaux réverbères. Mais un jour, un ouragan s'abat, arrache tout le carburant des entrepôts, et les réverbères s'éteignent un à un. C'est un peu ce que des astronomes ont observé dans une galaxie dont la lumière nous est parvenue après 12,5 milliards d'années.

Une rivière coule vers un tourbillon, mais sur son chemin se dresse un barrage percé d'une fente. La majeure partie de l'eau s'accumule devant le barrage, mais une partie, après avoir pris de la hauteur, le survole et tombe directement dans le gouffre.

Un flux de gaz incandescent file depuis une étoile — et soudain, il s'étouffe, comme s'il avait heurté un mur invisible. C'est exactement ce que des chercheurs ont observé en tentant de reproduire une éruption stellaire à l'échelle du laboratoire.

Une fontaine jaillit du centre de la ville à une vitesse des milliers de fois supérieure à celle d'un vélo de coursier. Cette « fontaine » — un flux de gaz accéléré à 5500 kilomètres par seconde — a été observée par les astronomes dans la galaxie GLIMPSED-329380.

Autour de chaque galaxie se trouve une enveloppe invisible de gaz chaud, comme la vapeur au-dessus d'une casserole d'eau bouillante. Ce gaz émet très peu de rayons X, ce qui le rend très difficile à mesurer. Pourtant, c'est en lui que se trouve la mémoire des explosions d'étoiles et de la croissance de la galaxie.

Une galaxie lointaine, semblable à notre Voie lactée, souffle du gaz dans l'espace comme un sèche-cheveux chasse la poussière d'une table. Sept rayons de lumière provenant d'un objet encore plus distant ont traversé ce nuage de gaz, et les astronomes ont constaté que le flux de gaz est étroit, comme un jet d'eau, et non large comme un éventail.

Lorsqu'une jeune étoile éjecte des jets de gaz, ceux-ci percutent le nuage environnant comme un poing s'enfonçant dans un oreiller. Au point d'impact, le gaz est comprimé et chauffé : c'est une onde de choc. Dans cette zone brûlante, les atomes et les molécules simples entrent en collision et s'assemblent en composés plus volumineux, appelés molécules organiques complexes.

Lorsqu'une étoile massive meurt et explose, elle émet non seulement de la lumière, mais aussi des particules légères invisibles. Elles se dispersent dans toutes les directions à une vitesse proche de celle de la lumière. Seule une petite partie atteint la Terre, mais chaque explosion produit son propre paquet.

Au centre de presque chaque grande galaxie se cache un trou noir. Lorsqu'il absorbe du gaz, il rejette de puissants flux — comme un dragon qui, incapable d'avaler toute sa proie, crache des flammes.

Un quasar est un trou noir supermassif au centre d'une galaxie, qui dévore la matière et brille plus intensément que toutes les étoiles environnantes. Une partie de l'énergie est émise sous forme de rayonnement radio, et l'on pensait que celui-ci pouvait chauffer ou éjecter le gaz froid — la matière première des nouvelles étoiles.

Au centre de la galaxie VV 340a se trouve un trou noir supermassif — un objet dont la gravité est si puissante que même la lumière ne peut s'en échapper. Il émet un jet relativiste — un flux étroit de matière accélérée à des vitesses proches de celle de la lumière.

Quand Edwin Hubble a découvert l'expansion de l'univers et que Vera Rubin a mis en évidence la matière noire, l'édifice de la cosmologie semblait solide.

Au cœur de la Voie lactée, une immense chaudière stellaire est en ébullition. Des étoiles massives y naissent et y meurent : chaque mort est une explosion de supernova qui projette dans l'espace des nuages de particules chargées.